SCAL型间接空冷工艺系统技术研究

SCAL SCAL型间接空冷系统设计技术研究型间接空冷系统设计技术研究

朱大宏 冯璟

北京国电华北电力工程有限公司 2009.09.02

目 录录SCAL

SCAL

前 言言

由于空冷系统节约水资源的效果显著，在富煤贫水地区被广泛应用。用于火力发电厂机组末端冷却的空冷系统主要有直接空冷系统和间接空冷系统，传统间接空冷系统又分为带表面式凝汽器的间接空冷系统（哈蒙式）和带混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒式）。这两种空冷系统在技术特性上具有各自的优势，分别由不同的公司设计制造，空冷散热器材质和型式均不相同，需根据工程实际情况进行选型。

目前国内外投产单机最大容量的海勒式间接空冷系统是我国出口到伊朗的SHAZAND燃机电站4x325MW机组；投产单机最大容量的哈蒙式间接空冷系统是南非肯达尔6x686MW机组。

前言

随着近几年机组容量的不断增大，传统间接空冷系统陆续显现出其各自的弊端。哈蒙式间接空冷系统的空冷塔体型庞大、基建投资高昂；海勒式间接空冷系统在大型超临界机组中面临着水质要求高、难于控制等问题。

因此我公司在深入研究传统间接

空冷系统的基础上进行技术创新，发

明了表面式凝汽器与铝制散热器垂直

布置的SCAL型间接空冷系统，并已

获国家发明专利的申请受理。该技术

成功应用在山西阳城电厂二期工程

2x600MW机组，于2007年7月投入

正式运行，运行后的效果得到了各方

面的一致认可。

SCAl型间接空冷系统，主要由表面式凝汽器、循环水系统、铝管铝翅片散热器和空冷塔组成。该系统既具有哈蒙式间接空冷系统冷却水系统和汽水系统分开，水质控制和处理容易的优点，又具有海勒系统空冷塔体型小，占地省，基建投资少的优点。

该系统采用自然通风方式冷却，空冷散热器在塔底外围垂直布置。散热器由外表面经过防腐处理的圆形铝管、套以铝翅片的管束所组成的A型排列的冷却三角组成。凝汽器为不锈钢管，闭式循环水为碱性除盐水。由于冷却水水温变化幅度较大，致使系统里冷却水容积发生变化，故在空冷塔内设有高位膨胀水箱，可对冷却水容积变化起到补偿作用以保持系统内的压力稳定。

SCAl型间接空冷系统的工艺流程是：循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，使凝结水经泵送至汽轮机回热系统。受热后的循环水进入空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气冷却后通过循环水泵升压再返回凝汽器，构成了密闭循环。其原则汽水系统布置图如下所示。

上述工艺流程要长期稳定地运行还涉及到其它诸多因素，为了便于清楚地说明系统所要求达到的性能，将该系统划分为若干个子系统。

2.1 循环水冷却系统

循环水冷却系统是指担负散热任务的空冷散热器和空冷塔等。该系统应能满足各种工况（包括冬季、夏季、不同负荷、机组启停、旁路运行等）条件下的运行，循环水泵和塔内运行段数的调节要与环境气温、汽轮机排汽背压、凝结水温紧密结合，能够自动调节放水、充水等，以求达到机组净供电出力最大。在冬季低负荷运行以及机组在冬季的启停过程中要密切注意防冻，保证空冷散热器管内不冻结。

2.2 空冷散热器充排水系统

在空冷系统投运前，需将其管道及散热器中充满水，停运、检修亦需将系统水放空。充水、排水系统由地下贮水箱、充水泵、充水管道和阀门组成。贮水箱布置在空冷塔内地面以下，容积可满足所有冷却散热器段放空后储水的要求。每座空冷塔内选择2×100%容量的充水泵，采用潜水泵形式直接放置在贮水箱。系统充水时，散热器内的空气靠水压顶至排空气系统，然后排入大气。

2.3 空冷散热器补水系统

为了保持系统内冷却水在空冷散热器顶部的压力稳定，维持正常的水循环，空冷塔内设置稳压补水系统。该系统由稳压（补水）泵、高位膨胀水箱以及连接管道组成。高位水箱设在空冷塔内，每座空冷塔内设置2×100%容量的补水泵，采用潜水泵形式直接放置在贮水箱。补水泵采用自动控制，当高位水箱内低水位时补水泵开启向系统补水，当水箱补至高水位时补水泵停运。

2.4空冷散热器清洗系统

根据中国北方电厂所在地区风沙大、灰尘多的特点，考虑每年应冲洗空冷散热器外表面1～2次，将沉积在空冷散热器翅片间的灰、泥垢清洗干净，保持散热器良好的散热性能。每座空冷塔内设置一套固定清洗系统，包括一台清洗水泵和不锈钢清洗水环管以及清洗装置。

冲洗水泵布置在空冷塔内，并考虑防雨和冬季防冻措施。清洗水环管设置在空冷塔内冷却三角的下面。

SCAL型间接空冷系统的设计参数以山西阳城电厂600MW 亚临界间接空冷机组为例。

3.1系统主要设计参数

设计气温： 15℃

设计背压： 13.8kPa

夏季设计气温： 30℃

夏季设计背压： 30kPa

空冷散热器形式：铝管铝翅片

散热器冷却三角数： 176组

散热器总散热面积：约1600000m2

空冷塔座数： 1座

3.2表面式凝汽器

凝汽器采用表面式，双背压、单流程，冷却管材质为不锈钢。

系统密闭运行，水质稳定，无污染，不结垢。凝汽器设计数据如下：

循环水流量：64000m3/h

冷却面积：约40000 m2

3.3 空冷散热器

空冷散热器采用铝管铝翅片，竖直布置在空冷塔底部外侧四周，翅片管的排数为六排，分别由冷却管束、管束上下联箱、支撑管束的钢架等组成。主要设计参数如下：

冷却三角尺寸（mm）：2500 x 2400 x ~22800

冷却三角迎面风速(m/s)：~ 1.7

3.4 循环水泵

循环水系统采用单元制供水系统，每台机组配置3台35%循环水泵，不设备用。根据大气温度的变化进行调节，热季1机3泵运行，冷季1机2泵运行。两台机组共配置6台循环水泵，合建1座独立的循环水泵房。循环水泵原则上可在系统里任意位置布置、消耗功率小、泵坑浅。阳城电厂的循环水泵布置在空冷塔的出水管道上，循环水温度比设置在进水管道上低10℃左右，有效地改善了循环水泵的运行条件。循环水泵可采用国产的立式离心泵，吸入侧与出口侧均为正压。